فئات وسائط الإرسال في شبكات الحاسوب

بالنسبة إلى اتصالات البيانات يُعد مسار الإرسال مساراً مادياً بين المرسل والمستلم أي القناة التي يتم من خلالها إرسال البيانات من مكان إلى آخر.

ما هي وسائط الإرسال في شبكات الحاسوب

وسائط الإرسال: هي قناة اتصال تنقل المعلومات من المرسل إلى جهاز الاستقبال، كما تنتقل البيانات من خلال الإشارات الكهرومغناطيسية، وتتمثل الوظيفة الرئيسية لوسائط الإرسال في نقل المعلومات في شكل بتات عبر شبكة المنطقة المحلية “LAN”.

خصائص وسائط الإرسال في شبكات الحاسوب

• إنّه مسار مادي بين المرسل والمستقبل في اتصال البيانات.

• في الشبكة النحاسية تكون البتات في شكل إشارات كهربائية.

• في الشبكة القائمة على الألياف فإنّ البتات على شكل نبضات ضوئية.

• في مرحلة التوصيل البيني للنظام المفتوح “OSI” تدعم وسائط الإرسال الطبقة 1″، لذلك تُعتبر مكوناً من مكونات الطبقة الأولى.

• يمكن إرسال الإشارات الكهربائية عبر الأسلاك النحاسية والألياف الضوئية والغلاف الجوي والماء والفراغ.

• يتم تحديد خصائص وجودة إرسال البيانات من خلال خصائص الوسيط والإشارة.

• وسائط النقل من نوعين هما الوسائط السلكية والوسائط اللاسلكية، وفي الوسائط السلكية تكون خصائص الوسط أكثر أهمية، بينما في الوسائط اللاسلكية تكون خصائص الإشارة أكثر أهمية.

• تتميز وسائط النقل المتعددة بخصائص متغيرة مثل النطاق الترددي والتأخير “Delay” والتكلفة وسهولة التركيب والصيانة.

• تتوفر وسائط الإرسال في أدنى طبقة من نموذج “OSI” المرجعي أي الطبقة المادية.

فئات وسائط الإرسال في شبكات الحاسوب

1- الوسائط السلكية أو الموجهة أو وسائط النقل المقيدة

وسائط النقل المقيدة: هي الكابلات الملموسة أو ذات الوجود المادي والمقيدة بالجغرافيا المادية ووسائط النقل الشائعة المستخدمة هي كابل زوج مجدول وكابل محوري مشترك وكابل ألياف ضوئية وكل واحد منهم له خصائصه الخاصة مثل سرعة النقل وتأثير الضوضاء والمظهر المادي والتكلفة.

2- وسائط لاسلكية أو غير موجهة أو وسائط نقل غير مقيدة

وسائط النقل غير المقيدة: هي طرق نقل البيانات دون استخدام أي كابلات، وهذه الوسائط لا تحدها الجغرافيا الطبيعية، ويسمى هذا النوع من الإرسال الاتصال اللاسلكي، وأصبحت الاتصالات اللاسلكية شائعة، ويتم تثبيت الشبكات المحلية اللاسلكية في حرم المكاتب والكليات، ويستخدم هذا الإرسال الميكروويف والموجة الراديوية والأشعة تحت الحمراء هي بعض وسائط النقل الشائعة غير المنضمة.

أنواع وسائط الإرسال في شبكات الحاسوب

أولاً: كابل ثنائي ملفوف

الأسلاك النحاسية هي أكثر الأسلاك شيوعاً المستخدمة لنقل الإشارات بسبب الأداء الجيد بتكاليف منخفضة، وهم الأكثر استخداماُ في خطوط الهاتف، ومع ذلك في حالة وجود سلكين أو أكثر معاً يمكن أن يتداخلوا مع إشارات بعضهم البعض، ولتقليل هذا التداخل الكهرومغناطيسي يتم لف زوج من الأسلاك النحاسية معاً في شكل حلزوني مثل جزيء الحمض النووي.

1- مزايا كابل الزوج الملتوي

• يتوفر الموظفون المدربون بسهولة بسبب منحنى التعلم الضحل.

• يمكن استخدامها للإرسال التماثلي والرقمي.

• الأقل تكلفة للمسافات القصيرة.

• لا تتعطل الشبكة بالكامل في حالة تلف جزء من الشبكة.

2- عيوب كابل الزوج الملتوي

• لا يمكن للإشارة السفر لمسافات طويلة بدون أجهزة إعادة الإرسال.

• ارتفاع معدل الخطأ للمسافات التي تزيد عن “100 متر”.

• رقيق جداً ومن ثم ينكسر بسهولة.

• غير مناسب لاتصالات النطاق العريض.

3- حماية كابل زوج ملتوي

لمواجهة ميل الكابلات المزدوجة الملتوية لالتقاط إشارات الضوضاء يتم حماية الأسلاك بالطرق الثلاث التالية:

• كل زوج ملتوي محمي.

• يتم حماية مجموعة من الأزواج الملتوية المتعددة في الكابل.

• يتم حماية كل زوج مجدول ثم جميع الأزواج.

ثانياً: الكابلات المحورية

الكابلات المحورية: هي كابلات نحاسية ذات حماية أفضل من الكابلات المزدوجة الملتوية، بحيث يمكن للإشارات المرسلة أن تنتقل لمسافات أطول بسرعات أعلى، كما يتكون الكابل المحوري من هذه الطبقات بدءاً من الأعمق.

1- مكونات الكابلات المحورية

• سلك نحاسي صلب كنواة.

• مادة عازلة تحيط بالنواة.

• شبكة مضفرة منسوجة بشكل وثيق من المواد الموصلة المحيطة بالعازل.

• غلاف بلاستيكي واقٍ يغطي السلك.

• تستعمل الكابلات المحورية على نطاق واسع في توصيلات تلفاز الكابل والشبكات المحلية.

2- مزايا الكابلات المحورية

• مناعة ممتازة للضوضاء.

• تستطيع الإشارات الانتقال مسافات أبعد بسرعات أكبر، على سبيل المثال “1 جيجابت في الثانية” إلى “2 جيجابت في الثانية” لكابل “1 كم”.

• يمكن استخدامها لكل من الإشارات التماثلية والرقمية.

• غير مكلف بالمقارنة مع كابلات الألياف الضوئية.

• سهلة التركيب والصيانة.

3- عيوب الكابلات المحورية

• غالية بالمقارنة مع الكابلات المزدوجة الملتوية.

• غير متوافق مع الكابلات المزدوجة الملتوية.

ثالثاً: الألياف الضوئية

الألياف الضوئية: هي الخيوط الزجاجية أو البلاستيكية الرقيقة المستخدمة لنقل البيانات باستخدام الموجات الضوئية، كما تصدر الثنائيات الباعثة للضوء “LED” أو الثنائيات الليزرية “LDs” موجات ضوئية من المصدر والتي يقرأها كاشف في الطرف الآخر، كما يحتوي كابل الألياف الضوئية على حزمة من هذه الخيوط أو الألياف المجمعة معاً في غطاء واقي.

إن كلاً من اللب والكسوة مصنوعان من مادة متشابهة، ومع ذلك نظراً لأن معامل الانكسار للكسوة أقل فإنّ أي موجة ضوئية شاردة تحاول الهروب من القلب تنعكس مرة أخرى، وذلك بسبب الانعكاس الداخلي الكلي، كما تحل الألياف الضوئية بسرعة محل الأسلاك النحاسية في خطوط الهاتف واتصالات الإنترنت وحتى اتصالات تلفاز الكابل؛ لأنّ البيانات المنقولة يمكن أن تنتقل لمسافات طويلة جداً دون إضعاف.

1- مكونات الألياف الضوئية

• قلب مصنوع من زجاج السيليكا عالي الجودة أو البلاستيك.

• كسوة مصنوعة من زجاج أو بلاستيك السيليكا عالي الجودة مع معامل انكسار أقل من اللب.

• الغطاء الخارجي الواقي يسمى المخزن المؤقت.

2- مزايا الألياف الضوئية

• عرض النطاق الترددي العالي.

• محصن ضد التداخل الكهرومغناطيسي.

• مناسب للمناطق الصناعية والصاخبة.

• يمكن للإشارات التي تحمل البيانات السفر لمسافات طويلة دون إضعاف.

3- عيوب الألياف الضوئية

• كابلات الألياف الضوئية باهظة الثمن.

• التكنولوجيا المتطورة اللازمة لتصنيع وتركيب وصيانة كابلات الألياف الضوئية.

• الموجات الضوئية أحادية الاتجاه، لذلك يلزم وجود ترددين للإرسال المزدوج الكامل.

عوامل تصميم وسائط الإرسال في شبكات الحاسوب

1- عرض النطاق الترددي

تبقي جميع العوامل ثابتة فكلما زاد عرض النطاق الترددي للوسيط زاد معدل نقل البيانات للإشارة.

2- ضعف الإرسال

عندما لا تكون الإشارة المستقبلة متطابقة مع الإشارة المرسلة بسبب ضعف الإرسال وسيتم تدمير جودة الإشارات بسبب ضعف الإرسال.

3- التداخل

التداخل: هو عملية تعطيل الإشارة عندما تنتقل عبر وسيط اتصال عند إضافة بعض الإشارات غير المرغوب فيها.

أسباب ضعف الإرسال في شبكات الحاسوب

1- التوهين

التوهين: هو فقدان الطاقة أي تقلص قوة الإشارة مع زيادة المسافة التي تسبب فقدان الطاقة.

2- التشويه

يحدث التشويه عندما يكون هناك تغيير في شكل الإشارة، ويتم فحص هذا النوع من التشويه من إشارات مختلفة لها ترددات مختلفة، وكل مكون تردد له سرعة انتشار خاصة به بحيث تصل في وقت مختلف مما يؤدي إلى تشويه التأخير.

3- الضوضاء

عندما يتم نقل البيانات عبر وسيط إرسال تتم إضافة بعض الإشارات غير المرغوب فيها إليها ممّا يؤدي إلى حدوث ضوضاء.